Transiciones de fase en mezclas de coloides y polímeros confinadas en films delgados

A. DE VIRGILIIS; R. L. C. VINK; J. HORBACH; K. BINDER

Salta (Argentina)

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2009

Estudiamos la influencia del confinamiento sobre el comportamiento de fasede una mezcla modelo de coloides y polímeros. Estas mezclas puedenconsiderarse como un fluido simple compuesto de esferas rígidas dediámetro σc con una interacción efectiva inducida por los polímeros, cuyosintensidad y alcance pueden regularse variando la fugacidad del polímero zpy el cociente de tamaños q=σp/σc, respectivamente (σp es el radio de giro delos polímeros). Para un dado valor de q, y para zp suficientemente alta, estamezcla presenta coexistencia de dos fases, una rica en coloide (“líquidocoloidal”) y una rica en polímero (“gas coloidal”). Esto es análogo a lacoexistencia líquido-vapor en un fluido simple, donde ahora zp juega el roldel inverso de la temperatura.Utilizamos simulaciones Monte Carlo en el ensemble gran-canónico delmodelo de Asakura-Oosawa [1], en el cual los polímeros se consideran comoesferas interpenetrables sin interacción entre ellas, mientras que lainteracción coloide-polímero es de tipo esferas rígidas, de tal modo que lamínima distancia de acercamiento entre ambas partículas es (σc+σp)/2.Para analizar el confinamiento espacial se consideran films delgadosformados por paredes planas, paralelas, sin estructura y separadas unadistancia D. Estas paredes se comportan como rígidas tanto para loscoloides como para los polímeros, y se agrega además una interacciónrepulsiva pared-coloide, en la forma de un potencial escalón de altura ε yalcance σ . Para el caso de paredes idénticas, es decir con igual ε aplicado(caso simétrico), nuestros resultados son compatibles con las prediccionesde la teoría de escala para el corrimiento del punto crítico de condensacióncapilar. Por otro lado, para el caso asimétrico donde una pared atraepreferentemente a los coloides y la otra pared prefiere polímeros,observamos una transición gradual hacia un estado con un dominio rico encoloides sobre una pared y un dominio rico en polímeros sobre la otrapared, separados por una interfase deslocalizada que fluctúa libremente enel centro del film [2]. Mostramos que podemos pasar continuamente de latransición de condensación capilar a la de localización de la interfase,simplemente haciendo que las paredes resulten menos atractivas a loscoloides (es decir, variando el parámetro ε).